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Damascene

更新 2026-07-26

定義

Damascene(大馬士革法/鑲嵌法)是「先在介電層挖溝、再填銅、最後 CMP 磨平」的銅線路成形製程——線路嵌在介電層裡面。名稱源自大馬士革鑲嵌金屬工藝。它是晶圓廠 BEOL 銅內連線的標準做法(見 技術_FEOL_MOL_BEOL),現正被搬進先進封裝,接替 SAP 半加成法做 sub-2µm 的細線 RDL技術_混合鍵合的鍵合層銅 pad 也是用 damascene 成形。

Dual damascene(雙大馬士革)=via 與線路溝槽一次微影、一次填銅同時完成,省步驟並消除 via 與 capture pad 的對位誤差。

圖解

flowchart TD
    subgraph SAP半加成法──銅長在介電層表面
    A1[介電層全面濺鍍 Ti/Cu 種子層] --> A2[光阻開口定義線路]
    A2 --> A3[電鍍銅──線路凸起]
    A3 --> A4[去光阻+種子層濕蝕刻\n⚠ 側蝕啃咬銅線底部]
    end
    subgraph Damascene──銅嵌在介電層裡面
    B1[介電層微影開溝\n感光介電材免乾蝕刻] --> B2[溝內 PVD Ti 阻障+Cu 種子]
    B2 --> B3[電鍍填滿溝槽]
    B3 --> B4[CMP 磨掉多餘銅+磨平\n✔ 無蝕刻、表面平坦]
    end

圖說:兩者產物相同(介電層中的銅線路),差別在銅是「長出來的」(SAP)還是「填進去的」(damascene)。SAP 最後一道種子層濕蝕刻是等向性的,線寬 1µm 時側蝕約啃掉線體兩成,附著力劣化甚至倒塌——這道工序在 damascene 完全不存在。

與 SAP 的差異對照

SAP 半加成法 Damascene
銅線位置 凸在介電層表面 嵌在介電層溝槽內
關鍵風險工序 種子層濕蝕刻(sub-2µm 側蝕啃線) 無蝕刻步驟
表面平坦度 越疊越不平;1µm 解析度時曝光 DOF 僅 ~3µm,多層堆疊困難 CMP 磨平,逐層重置平坦度
可靠度 阻障層只在銅線底面 Ti 阻障三面包銅,電遷移與附著力更佳
細線倒塌 高縱橫比細線會塌 銅被介電層四周支撐
新增設備/材料 —(封裝廠既有產線) CMP、耐磨低收縮介電材(封裝廠傳統上沒有)
適用線寬 ≥2µm 量產主流(優化後可延伸至 1.5µm) sub-2µm~1µm 及以下

各廠進度(2026-07)

廠商 進度 備註
Amkor 量產前緣最激進:dual damascene 4 層 2/1µm(ETR, Embedded Trace RDL),via+線路合併單一光罩、步驟減 40%,可延伸 6 層 S-SWIFT 平台,ECTC 論文有切面與測試數據
imec + Veeco + JSR 300mm 全晶圓 1/1µm demo:感光介電開溝、四步 CMP,CD 1012nm、meandercomb 良率 100% 細節見 技術_RDL
Resonac polymer damascene + panel CMP,320×320mm 玻璃 panel 上 2/2µm 四層 panel 級 damascene 與 CoPoS/FOPLP 時程對齊
日月光 ASE 現行量產仍以 SAP/mSAP 為主(2/2µm,優化薄種子層延伸至 ~1.5µm);damascene 列為 sub-1µm 前瞻備選。策略上以 FOCoS-Bridge 嵌矽橋承載極細互連,避開大面積 RDL damascene 的成本與產能風險。封裝級 CMP 已大量部署(TSV reveal、混合鍵合、介電層平坦化;設備商 AMAT/Ebara) agy 網查 2026-07-26,中信心;與 SemiEng 第一手來源(OSAT 量產最先進 2/2µm、Amkor 獨展 2/1µm)交叉一致
台積電 CoWoS-R 8 層 RDL 平台(GUC UCIe-A 32GT/s 實測);BEOL damascene 本業,封裝端轉換無公開細節

台股供應鏈受惠(SAP→damascene 轉換的新增需求)

環節 標的 邏輯
CMP 設備 5443_均豪精密(櫃) 封裝廠原本沒有 CMP;damascene 每層都要磨,多層 RDL 累積翹曲控制
電鍍設備 3485_敘豐(櫃) 溝槽填銅的多段電流密度控制,難度高於 SAP 面鍍
PVD 種子層 3580_友威科(櫃) 溝內三面阻障+種子層階梯覆蓋要求提高
低收縮介電材 5234_達興材料(市)(及 PSPI 鏈) damascene 介電層要耐 CMP、低收縮——材料規格升級

國際設備對照:CMP 以 AMAT/Ebara 為主,panel 級 CMP(Ebara、JOINT3 聯盟)是 FOPLP damascene 的前置條件。

技術演進時程

時間 事件
1997– IBM 導入銅 dual damascene,成為晶圓廠 BEOL 標準
2022–2024 Amkor 於 ECTC 發表 fan-out RDL damascene 化(ETR),4 層 2/1µm
2025–2026 imec/Veeco/JSR 1/1µm 全晶圓 demo;Resonac panel 級 2/2µm;OSAT 量產主流仍為 SAP 2/2µm
2026–2028F sub-2µm 高階需求(HBM bus、chiplet D2D、UCIe 3.0)推動 damascene 量產導入;panel 級 damascene 與 CoPoS 2028–29 對齊

投資觀察

  • 轉換的本質是「封裝廠長出 BEOL 能力」:CMP/電鍍/低收縮介電材是新增採購項目,受惠確定性高於押注單一封裝形式(分析_RDL與大面積封裝應力控制 主論)。
  • 追蹤指標:panel 級 damascene(1/1µm)量產導入時點;Amkor ETR 客戶放量;日月光是否從「SAP+矽橋」轉向自建 damascene RDL 線(法說或 SEMICON 口徑)。
  • 反面:4 層 RDL/2µm 已能滿足未來數年約 85% 封裝需求(Amkor 口徑),damascene 放量集中在高階 HBM/chiplet 品項——需求斜率跟著 AI 封裝走,不是全面替換。

來源

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